Proiect Autovehicule Hibride [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI Facultatea de Antreprenoriat, Ingineria si Managementul Afacerilor

Proiect -AUTOVEHICULE HIBRIDE-

Student:

2017 Cap.1. INTRODUCERE

Automobilele constituie o parte integrantă a vieții noastre cotidiene, dezvoltarea lor fiind unul dintre participalii factori care au determinat creșterea gradului de civilizație și stimularea continuă a progreselor societății. În momentul de față, una din 5 persoane active din Europa (una din 4 din SUA) este angrenată direct în industria automobilelor (cercetare, producție componente, întreținere, exploatare, reparații) sau în domenii conexe (combustibili, comerț, siguranța circulației, drumuri, etc.). Numărul de automobile de pe planeta noastră crește continuu și aproape s-a dublat față în ultimii 10 ani. Prin creșterea numărului de automobile introduse în circulație în fiecare an, pe lângă creșterea consumului de combustibil, s-a accentuat problema poluării, datorită emisiilor de noxe ale motoarelor cu ardere internă utilizate pentru propulsia lor. Totuși cerința reducerii consumului de combustibil a devenit și mai acută întrucât este strâns legată de poluarea mediului înconjurător. Astfel, în țările dezvoltate cheltuielile ocazionate de decesul sau îngrijirile medicale generate de poluare au ajuns să depășească costurile aferente accidentelor rutiere. Automobilul necesită o sursă de propulsie a cărei cuplu motor să aibă cea mai mare valoare la turație nulă ceea ce nu poate obține de la motorul cu ardere internă clasic, mai ales la cel supraalimentat. Pe lîngă acest incovenient apar și probleme economice inerente determinate de randamentul slab al conversiei energiei în motoarele cu ardere internă. O alternativă ar fi utilizarea vehiculelor electrice, a căror număr însă nu este încă semnificativ. Vehiculele electrice sunt alimentate de la baterii electrice care sunt încărcate în stații de la surse alimentate de la rețele de energie electrică produsă în centrale electrice. Dacă se apreciază randamentul global, plecând de la petrolul brut la efortul de tracțiune la roată, pentru cele 2 soluții: autovehicul clasic cu motor cu ardere internă și autovehicul electric alimentat de la baterii electrice, diferența dintre randamentele lor nu este spectaculoasă. În ceea ce privește emisiile avantajul este net în favoarea vehiculelor electrice. Prin utilizarea motoarelor electrice și a controalelor de mare eficiență vehiculele electrice furnizează mijloace pentru realizarea unui sistem de transport urban curat și eficient și a unui mediu înconjurător prietenos. Vehiculele electrice sunt vehicule cu emisii zero, numite și vehicule de tip ZEV (zero-emissions vehicles). Orice vehicul care are mai mult de o sursă de putere poate fi considerat vehicul electric hibrid. Dar această denumire se folosește cel mai frecvent pentru un vehicul care utilizează pentru propulsie o combinație dintr-o acționare electrică și o acționare cu motor termic a cărui sursă de energie este combustibilul fosil. Primul vehicul electric hibrid a fost conceput înainte de 1900. Concepția vehiculului hibrid cu motor termic-motor electric urmărește depășirea inconvenientelor vehiculelor pur electrice, a căror motoare sunt alimentate de la baterii electrice: durata limitată a utilizare (autonomia redusă) și timpul mare de încărcare a bateriilor. Ca motoare termice pe vehicule electrice hibride se pot utiliza toate variantele de motoare incluzând motoarele cu aprindere prin scânteie, cu injecție de benzină, în 2 sau 4 timpi, motoarele Diesel, motoarele Stirling sau turbine cu gaze. Motoarele termice sunt proiectate pentru a funcționa la eficiență maximă, pentru a se reduce consumul de combustibil fosil și emisiile de noxe la nivelul cel mai mic posibil. Aceasta se obține prin combinarea celor 2 sisteme de propulsie și prin utilizarea unor strategii de control complexe pentru optimizarea interacțiunii lor. La un autovehicul convențional sistemul de propulsie utilizează un motor cu combustie internă cuplat la transmisia mecanică și roțile motoare prin intermediul unei cutii de viteze care are rolul unui dispozitiv de adaptare dintre motor și sarcina sa. CAP.2. VEHICULE ELECTRICE SI VEHICULE HIBRIDE ELECTRICE

Evoluția tehnologiilor și a sistemelor de transport a făcut ca în prezent numărul de vehicule (automobile) la nivel mondial să fie de peste o jumătate de miliard, iar estimările arată mai mult de o dublare a numărului lor în circa 2-3 decenii, figura 1.1. În aceste condiții se ridică o serie de probleme majore legate de asigurarea combustibililor necesari precum și de creșterea emisiilor poluante în atmosferă, cu efecte negative pentru aceste probleme, ele trecând în faza strict experimentală și ajungând în prezent, cel puțin o parte, într-o fază de disponibilitate pe piață.

Figura 1.1 Evoluția în timp a numărului de vehivule la nivel mondial

În principiu, se au în vedere trei tipuri majore de astfel de vehicule, și anume:  vehicule electrice echipate cu baterii electrice și/sau supercondensatoare, numite BEV (Battery Electric Vehicles),  vehicule electrice hibride, care combină propulsia convențională bazată pe motoare termice alimentate cu combustibili petrolieri cu propulsia cu motoare electrice alimentate de la baterii sau supercondensatoare, numite HEV (Hybrid Electric Vehicles),  vehicule electrice echipate cu pile de combustie, numite FCEV (Fuel Cell Electric Vehicles). În tabelul 1.1 se prezintă câtva caracteristici comparative pentru aceste tipuri de vehicule care se află în diferite stadii de dezvoltare și de implementare practică. Foarte pe scurt se poate spune ca vehicule electrice BEV sunt eficiente pentru transport pe distanțe relativ scurte și la viteze relativ reduse, vehiculele electrice hibride HEV reprezintă o soluție pe termen mediu, prețul de cost fiind încă un impediment în dezvoltarea lor, pe măsura dezvoltării tehnologiilor necesare producerii și exploatării lor. VEHICULE ELECREICE SISTEM ENERGETIC SURSE DE ENERGIE/ ALIMENTARE CU ENERGIE

CARACTERISTICI

PROBLEME MAJORE

-baterii electrice -supercondensatoare Încărcare la rețeaua electrică

VEHICULE ELECTRICE HIBRIDE -baterii electrice -super-condensatoare -motoare termice -stații de benzină - încărcare la rețeaua electrică (opțional)

-emisii poluante nule -autonomie 100-200 [km] -independență de combustibili fosili -disponibile în comerț

-emisii poluante reduse -autonomie mare -dependente de combustibili fosili -sistem foarte complex -disponibile pe piață

-încărcarea bateriilor -masa și volumul bateriilor

-managementul surselor multiple de energie

VEHICULE CU PILE DE COMBUSTIE Pile de combustie

Hidrogen , metanol, gaz -emisii poluante nule sau foarte reduse -eficiență energetică mare -independență de combustibili fosili -autonomie medie -preț ridicat -aflate încă în dezvoltare -preț ridicat -producerea și stocarea

-masa și volumul bateriilor

hidrogenului -siguranță în exploatare

Trebuie menționat că primul vehicul electric a fost realizat în 1834 în Rusia de către Iacobi, fiind o barcă echipată cu baterii de acumulatoare. Apariția și dezvoltarea vehiculelor cu ardere internă a dus la stoparea evoluției vehiculelor electrice. Abia din aniii 1970, după crizele energetice și petroliere și după începerea conștientizării efectelor negative pe care vehiculele cu motoare termice le au asupra mediului înconjurător, vehiculele electrice revin în actualitate. În figura 1.2 se prezintă tendințele de dezvoltare ale vehiculelor în timp. Cele trei tipuri de vehicule moderne se bazează pe o serie de tehnologii care într-o anumită măsură sunt similare, vehiculele cu hidrogen fiind considerate ca ținta pe termen mediu și lung în privința transportului curat și eficient. Dezvoltarea lor depinde de îmbunătățirea bateriilor NiMH și a celor cu litiu, de utilizarea de supercondensatoare, de folosirea unor materiale ușoare dar rezistente, de perfecționarea sistemelor de control și optimizare. Vehicule precum Ford EV1 (1997), Mercedes Necar5 (2005), sau Nissan Altra EV au fost realizate într-o primă variantă experimentală/demonstrativă, în timp ce Toyota Prius și Honda Insight reprezintă vehicule hibride deja disponibile comercializării.

Figura 1.2 Tendintele de dezvoltare a vehiculelor in timp

CAP.3. BATERII

După cum se ştie alimentarea motoarelor de tracţiune ale automobilelor electrice se face, uzual, de la baterii electrice, care în esenţa sunt formate prin formarea, în diverse conexiuni a mai multor elemente – surse electrochimice. Sursele electrochimice convertesc energia chimică în energie electrică. Veriga slabă într-un autovehicul electric o reprezintă bateriile. Sunt cel puţin 6 mari probleme ale bateriilor plumb-acid:  sunt grele (un bloc de baterii poate cântări 500 kg);  sunt voluminoase (autovehiculele devin robuste);  au capacitate limitată (poate furniza între 12 – 15 kWh, ceaa ce poate însemna o autonomie de 80 km);  procesul de încărcare necesita timp îndelungat (aporximativ 10 h);  au o durată de viaţă relativ scurtă (3 – 4 ani, sau 200 de reîncărcări);  sunt destul de scumpe (aproximativ 2000 $).

Bateriile plumb-acid pot fi înlocuite cu cele NiMH (nichel hidruri metalice). Autonomia autovehiculului se va dubla, iar bateriile au o durată de viaţa de aproximativ 10 ani, dar costul bateriilor este de 10 – 15 ori mai ridicat decât cel al bateriilor plumb-acid. Cu alte cuvinte, bateriile NiMH costa aproximativ 20000 – 30000 $, iar cele cu plumb-acid costa doar 2000 $. Dacă privim probleme referitoare la baterii, vom avea o perspectivă diferită asupra folosirii benzinei şi anume: la 7,5 litri de benzină ceea ce înseamnă o greutate de 7 kg, costa 3 dolari şi durează 30 de secunde pentru a o introduce în rezervor; este echivalentula 500 kg de baterii plumb-acid care costă 2000 $ şi durează 4 h încărcarea. Problemele pe care le au bateriile explică de ce se pune accent asupra dezvoltării pilelor de combustie. Acestea sunt mult mai mici, mai uşoare, poluare chimică redusă, randament energetic ridicat (60%), densitate masica a energiei ridicată şi se reîncarca foarte rapid. Este evident că autovehiculele viitorului vor folosi motorul electric pentru tracţiune, iar energia electrică necesară va fi produsă de către pilele de combustie. Tipuri de baterii:  Acumulatori plumb-acid: Caracteristi teoretice:  tensiunea unei celule : 2,1 V;  densitatea de energie : masica 161 Wh/kg; volumica 686 Wh/l. În cazul acumulatoarelor cu plumb-acid uzuale, apa din electrolit se pierde în timp (prin evaporare, precum şi prin descompunereai ei în H2 şi O2 care se degaja la electrozi); de aceea, ea trebuie completata periodic. Pentru evitarea sulfatării electrozilor, acumulatoarele trebuie reîncărcate imediat după descărcarea lor. De asemenea, are loc o autodescarcare (descărcare fără a avea conectată o sarcină) a acumulatoarelor, ceea ce impune reîncărcarea lor după perioade mari de neutilizare. Rezultă necesitatea unei întreţineri pretenţioase a acestor acumulatoare. Tehnologiile moderne permit realizarea acumulatoarelor cu plumb-acid în aşa numita varianta “fără întreţinere”. În acest caz acumulatoarele sunt capsulate, au o construcţie adecvată a electrozilor, iar electrolitul este “solidificat”, fie fixat într-un gel, fie absorbit în materiale poroase de tip “vată”. La aceste acumulatoare, pierderile de apă sunt neglijabile, autodescarcarea este foarte redusă (circa 35 % din capacitatea nominală, după 12 luni), iar sensibilitatea lor la descărcări ocazionale outernice, la vibraţii şi la temperaturi joase este mult scăzută. Deşi folosesc electrozi solidificaţi, densitatea de energie mai ales la descărcări rapide şi temperaturi scăzute este mai mare decât a acumulatoarelor uzuale. Desigur toate aceste se obţin cu preţul unui cost mai ridicat. Avantaje:  sunt relativ ieftine;  au un număr relativ mare de cicluri de încărcare – descărcare;  folosesc pentru electrozi pumbul care este disponibil în cantităţi mari;  se poate realiza în varianta “fără întreţinere”;  exista producţie în serie;  la ieşirea lor din funcţiune, plumbul din electrozi poate fi uşor reciclat. Dezavantaje:  au densitate redusă a energiei, ceea ce implică greutăţi şi volume mari;  puterea lor scade odată cu descărcarea;  capacitatea şi energia lor scad, la temperaturi scăzute;

 oferă posibilităţi limitate de încărcare rapidă (încărcarea lor completă se face pe timp de câteva ore);  sunt sensibile la supracurenţi (de încărcare sau descărcare).  Acumulatori Ni-Cd; Caracteristi teoretice:  tensiunea unei celule : 1,3 V;  densitatea de energie : masica 209 Wh/kg; volumica 693 Wh/l. Dintre celelalte tipuri de acumulatoare, perspectiva de a fi utilizate în tracţiune, datorită energiilor lor specifice ridicate, o au cele cu sodiu-sulf (Na-S), precum şi cele bazate pe litiu (Li). Pentru a obţine o conductivitate suficientă a electrolitului solid este necesară o temperatură ridicată (între 300 – 400 oC; uzual 330 oC). Funcţionarea la o astfel de temperatură necesita o izolare termică compactă şi eficientă. De regulă se foloseşte o izolaţie termică vacuumata care acoperă complet celulele acumulatorului, lăsându-se doar locuri pentru realizarea conexiunilor electrice. În incinta termică se instalează un încălzitor electric precum şi un schimnbator de căldură lichid (pentru răcirea celulelor în cazul unor descărcări puternice). Avantaje:  au un număr foarte mare de cicluri de încărcare descărcare;  puterea lor se menţine relativ constantă după o descărcare parţială;  au o comportare foarte bună la temperaturi scăzute;  oferă posibilitatea reîncărcării rapide (se pot realiza încărcări cu curenţi de până la 10 În);  nu necesită întreţinere (acumulatoare capsulate); exista producţie în serie. Dezavantaje:  sunt scumpe (datorită costului ridicat al cadmiului);  pun probleme ecologice, cadmiul fiind toxic;  încărcarea lor pune probleme la temperaturi ridicate;  Acumulatori Na-S; Caracteristi teoretice:  tensiunea unei celule : 2,1 V;  densitatea de energie : masica 792 Wh/kg; volumica 1196 Wh/l. Principalele obstacole în utilizarea acestor baterii pe automobilele electrice sunt: numărul redus de cicluri încărcare – descărcare şi puterea specifică scăzută la funcţionarea continua.  Supercondensatorul: bateria viitorului Un alt concept este folosirea unui supercondensator, ca acumulator. Condensatorul este în principiu cel mai bun concept pentru a înlocui motoarele convenționale pe benzină, mult mai bun decât acumulatorul „clasic”, bazat pe litiu-ion, deoarece nu există reacții chimice, timpul de reîncărcare este foarte scurt, iar randamentul este de 100%. Însă pană în 2008 nu au existat produse satisfăcătoare pe piață. Un nou condensator care ar putea revoluționa industria auto după un secol de cercetare este anunțat în 2008 de către firma americană EEStor, care conform propriilor declarații a

descoperit un nou tip de supercondensator, cu o densitate de 340 Wh/kg (condensatorii normali au o densitate în jur de 5 Wh/kg) care va fi produs în serie în scurt timp sub numele de EESU (EEStor Energy Storage Unit). EESU are o masă de 152 kg, un volum de 33 litri, capacitate de 31 Farad, tensiune 3500 V și un preț de 3200 $. Reîncărcarea cu 52 kW/h ar fi posibilă în ca. 6 minute. Primul automobil care va integra această tehnologie va fi cityZENN. CityZENN, anunțat pentru 2009, va atinge o viteză de 125 km/h, iar distanța de deplasare cu o singură încărcare va fi de 400 km. Acest automobil va reduce costurile de întreținere cu 90%, comparativ cu un vehicul obișnuit, conform declarațiilor firmei producătoare Zenn Motors. Avantajele majore ale automobilului electric sunt consumul redus, poluare aproape de zero în afara producției, eficiență/randament foarte mare, accelerare instantă, zgomot foarte redus, întreținere ușoară prin eliminarea unei mari părți a motorului clasic Otto, democratizarea transportului prin lărgirea bazei de producție a sursei energetice până la consumator. Dezavantajele majore sunt costul ridicat, timpul de încărcare al acumulatorului relativ mare, autonomia redusăde max. 160 km în cazul modelelor Leaf și Volt (în cazul Tesla ca. 200-500 km). Acumulatorii își reduc capacitatea până la 50% și chiar mai mult la temperaturi sub 10 °C și peste peste 40 °C și tind să se supraîncălzească și chiar să explodeze în unele condiții. De asemenea pot apărea diverse probleme legate de pornire în situații de temperatură. CAP.4. PILE DE COMUSTIE Pilele de combustie sunt generatoare electrochimice capabile să convertească continuu energia chimică a unui combustibil în energie electrică și termică în absenţa unei reacţii de combustie directă. Conversia energiei chimice în energie electrică se realizează pe baza unor reacţii electrochimice de oxidare care au loc în prezenţa unui combustibil gazos la anod și de reducere în prezenţa unui oxidant (oxigenul din aer) la catod . Uzual se utilizează drept combustibil hidrogenul, dar se mai pot folosi: gaze naturale, oxid de carbon și metanol. Randamentul pilelor de combustie, teoretic apropiat de unitate, este de 2-3 ori mai mare decât cel corespunzător motoarelor termice clasice; mai mult, funcţionarea lor este silenţioasă și foarte puţin poluantă. Dacă se foloseste hidrogenul drept combustibil, apa constituie singura emisie care rezultă la exploatarea pilei. Deși prima pilă de combustie a fost inventată în 1839 de W. R. Growe, evoluţia acestor dispozitive a luat amploare în cursul anilor 60 ca urmare a dezvoltării programelor spaţiale si mai ales după 1980 când s-au impus programe de realizare a tehnologiilor ―curate‖ în fabricarea energiei sau utilizarea autovehiculelor. Principiul de funcţionare O pilă de combustie constă dintr-un anod alimentat cu combustibil (H2) si un catod alimentat cu oxigen din aer, separaţi între ei printr-un electrolit care permite transferul de ioni între cei doi electrozi. Electronii formaţi prin disocierea hidrogenului la anod se deplasează spre catod printr-un circuit extern pentru a participa la reducerea oxigenului cu formare de apă. Reacţiile electrochimice care au loc sunt constituite din două reacţii distincte: a) Oxidarea hidrogenului la anod; 2H2(g) →4 H+ + 4eb) Reducerea oxigenului la catod O2(g)+4H+ +4e- →2H2O(l) Reacţia globală care are loc în pilă este:

2H2(g) + O2(g) →H2O (l) La temperaturi mici reacţiile menţionate sunt foarte lente, mai ales cea de reducere a oxigenului. Pentru intensificarea reacţiilor, în componenţa celor doi electrozi trebuie să intre si un catalizator uzual pe bază de platină. Teoretic, pila de combustie continuă să producă curent atât timp cât combustibilul si oxidantul alimentează cei doi electrozi. În realitate, degradarea elementelor pilei (electrolit, electrozi, catalizator și altele) limitează durata de funcţionare a pilei. Spre exemplu, electroliţii de tip polimeri solizi sau soluţii apoase pot fi utilizaţi numai pentru pile care funcţionează la temperaturi sub 200 0C, deoarece la temperaturi mai mari se degradează rapid. Electrozii sunt, de asemenea, supuși degradării și otrăvirii. Degradarea anodului constă în reducerea suprafeţei poroase și a gradului de dispersie a catalizatorului, asociate cu diminuarea gradului de ionizare a hidrogenului. Oxizii de carbon (CO si CO2) prezenţi în combustibil sunt agenţi otrăvitori pentru catalizatorul anodic, deoarece se adsorb competitiv cu H2 diminuând gradul de ionizare al acestuia. Tipuri de pile de combustie Electrolitul este elementul definitoriu care determină proprietăţile principale, performanţele si temperatura de operare a pilei de combustie. În funcţie de tipul de electrolit se disting următoarele tipuri de pile de combustie:  -Pile cu electrolit alcalin-AFC ( Alkaline Fuel Cells) ;  -Pile cu electrolit acid fosforic – PFAC (Phosphorus Acid Fuel Cells) ;  -Pile cu electrolit de tip polimeri solizi –PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)  -Pile cu electrolit carbonaţi topiţi-MCFC (Molten Carbonate Fuel Cells) ;  -Pile cu electroliţi oxizi solizi –SOFC (Solid Oxides Fuel Cells). Modul de funcționare a unei pile de combustie va fi explicat în continuare, având drept exemplu cea mai simplă pilă care funcționează cu hidrogen si oxigen. Pila de combustie Hidrogen-Oxigen Procesele cinetice ireversibile asociate unei pile de combustie constau într- o serie de reactii de oxido-reducere. Un combustibil este transportat la anodul poros unde este absorbit pe suprafața acestuia, apoi disociat în ioni si electroni într-un proces de oxidare. După aceea, are loc migrarea electronilor de la anod si eliberarea gazulul ionic la suprafața anodului. În electrolit trebuie asigurat transportul ionilor AZ+ de la anod la catod, împotriva câmpului electric rezultat, pe seama câmpului imprimat electrochimic. La catod, se întâlnesc ionii (sosiți prin electrolit), electronii (sosiți prin circuitul exterior) si oxidantul . Are loc reactia de reducere, rezultând produsul de reacție care trebuie eliminat. Pila de combustie se compune deci, din trei elemente: electrolitul, electrozii si reactanții (un combustibil si un oxidant). O pilă de combustie folosește drept combustibil hidrogenul, drept oxidant oxigenul, electrolit alcalin (hidroxid de potasiu) si electrozi care joacă si rolul de catalizatori (pentru electrodul de hidrogen platina neagră, paladiu, iridiu etc. iar pentru cel de oxigen nichel, aliaje Ni—Ag etc.) . În timpul funcționării, electrozii nu suferă nici o modificare structurală, ei servind doar ca suport pentru reacție; la anod are loc oxidarea catalitică a hidrogenului atomic, iar la catod reducerea catalitică a oxigenului atomic. Fenomenul de oxidare si reducere catalitică are loc în regim trifazic (gaz—lichid—solid) la suprafata cataliztorului conform reactiei globale: H2 + ½O2 H2O Combustibilul utilizat în pilele de combustie Hidrogenul este combustibilul preferat pentru pilele de combustie deoarece asigură cel mai bun randament în energie electrică și nu produce emisii poluante. Hidrogenul se poate obţine din urmatoarele surse: o Din hidrocarburi:

- Reformarea metanului cu vapori de apă - Oxidarea parţială a compușilor cu conţinut mare de carbon (fracţii petroliere reziduale, cocs, etc) - Din rafinării (flexicoking, reformare, dehidrogenare) - Piroliză o Din apă - Electroliza apei - Fotoelectroliza - Descompunerea termică o Alte surse: - Gazeificarea cărbunilor sau a deșeurilor solide - Gazeificarea biomasei - Descompunerea metanolului, a amoniacului sau a apei - Pile de combustie regenerabile În prezent fabricarea hidrogenului în cantităţi mari se realizează pornind de la combustibilii fosili. Folosirea surselor bazate pe combustibili fosili generează CO2 care trebuie reţinut fie prin diverse utilizări, fie prin sechestrare în caverne. Varianta folosirii electrolizei pentru obţinerea H2 devine atractivă în măsura în care energia electrică provine din surse economice (energie nucleară, energie solară sau eoliană) sau în momentele de exces de energie în reţelele de distribuţie. Dacă energia electrică folosită la electroliză provine din surse de energie regenerabilă, (solară, geotermală, vânt, valuri) hidrogenul se obţine fără emisii poluante. Utilizarea hidrogenului în pilele de combustie presupune fie transportul și stocarea acestuia la locul pilei, fie producerea acestuia în zona de utilizare. . Aplicaţii industriale ale pilelor de combustie Pilele de combustie au fost dezvoltate și utilizate mult timp în programele spaţiale ca surse de energie si apă potabilă pentru astronauţi. În ultimul deceniu aplicaţiile pilelor de combustie s-au extins și la nivel terestru în domeniul propulsării automobilelor și al producerii de energie electrică în centrale staţionare sau portabile. Randamenul mare în producţia de energie electrică și nivelul foarte redus al emisiilor poluante în comparaţie cu sistemele clasice bazate pe arderea combustibililor fosili, fac din pilele de combustie una din soluţiile alternative, fezabile, pentru producţia de energie ―curată‖ în viitor. La aceste avantaje se adaugă timpul mare de exploatare și întreţinerea cu costuri reduse deoarece nu există dispozitive în mișcare. Pilele de combustie încep să devină o alternativă pentru consumul de energie electrică din zonele rurale, zonele izolate, eliminând reţelele de distribuţie clasice. Un domeniu de utilizare promiţător este realizarea autovehiculelor cu nivel de emisii ―zero‖. Folosirea pilelor de combustie alimentate cu combustibili (hidrogen, benzină sau metanol) pe infrastructura automobilelor clasice asigură un avantaj substantial faţă de utilizarea bateriilor de acumulatori care necesită câteva ore pentru reîncărcare. Rezervorul de hidrogen lichid sau gaz, sau de carburant (benzină sau metanol) asigură o autonomie de rulare de cca 500km. În anul 1993, Firma Ballard a pus în circulaţie un autobuz care foloseste un system de pile format din 21 de module cu o putere de 5 kW, alimentate cu H2 și aer, iar în anul 1995 un alt tip de autobuz alimentat cu o pilă de 250 kW. Performaţele autobuzelor cu pile sunt asemănătoare cu cele în varianta Diesel clasică. În Germania, Daimler Benz a prezentat în 1999 un autovehicul Mercedez A classe echipat cu o pilă alimentată cu H2 obţinut prin reformarea metanolului, cu o autonomie de 400 km la un consum de 38 l CH3OH. În Franţa, firma Fever împreună cu Renault si alţi colaboratori au pus în circulaţie un Renault Laguna

echipat cu o pilă de combustie de 30 kW alimentată cu H2 stocat în rezervoare criogenice. Autonomia de mers este de 500 km la o viteză de 120 km/h si un consum de 8 l de H2 lichid. În Japonia firmele Toyota si Mazda au realizat un automobil 4x4 care atinge o viteză de 125 km/h, echipat cu o pilă de 25 kW alimentată cu H2 produs prin reformarea metanolului. USA are în dezvoltare un proiect original al firmei Khrysler care utilizează pentru obţinerea hidrogenului un sistem de oxidare parţială a benzinei.

BIBLIOGRAFIE

1. Gheorhe Livinț, Radu Gaiginschi, Vasile Horga, Radu Drosescu, Mihai Albu, Marcel Rățoi, Ion Damian, Marian Petrescu. “Vehicule electrice hibride”. Casa de Editură Venus, Iași 2006. 2. Pile de combustie, S Muscalu, V. Platon, Editura Tehnică, 1989 3. Chimie fizică generală